END 4.0 y la optimización de los procesos de fabricación

Autor: Carlos Alvarez, 20 noviembre 2023.

Introducción

END 4.0 es una integración a la nueva revolución industrial. Con la continua digitalización y las capacidades de Internet, la Industria 4.0 se convertirá en la cuarta revolución industrial. La disponibilidad de Internet de las cosas (IOT), sistemas cibernéticos, formación de nubes, plataformas digitales e inteligencia artificial, incluidas las redes neuronales, ofrecerá en el futuro grandes posibilidades y desafíos en todas las áreas de producción, servicios en la sociedad.

El objetivo del proyecto Industria 4.0 es apoyar la fabricación de plantas del futuro en el mundo para que la producción sea más rápida, más eficiente y más flexible. Comprende redes completas dentro de los procesos industriales, desde las materias primas hasta el producto terminado, incluido el diseño, teniendo en cuenta las pruebas no destructivas (END)¹, la inspección, la producción, el control central de calidad y el monitoreo de la Salud Estructural (SHM).

En el cambiante panorama de la manufactura, la integración de tecnologías de vanguardia se ha convertido en un impulsor fundamental de la eficiencia y calidad. Los Ensayos No Destructivos 4.0 (END 4.0) representan un cambio de paradigma en este sector, aprovechando el poder de las tecnologías de la Industria 4.0 para mejorar los procesos de manufactura.

Este artículo explora la intersección entre END 4.0 y la optimización de los procesos de fabricación, arrojando luz sobre el impacto transformador que tiene en la garantía de calidad, la productividad y la excelencia operativa en general.

¿Qué es la industria 4.0?

La Industria 4.0, también conocida como la cuarta revolución industrial, se refiere a la transformación continua de las prácticas industriales y de fabricación tradicionales mediante la integración de tecnologías digitales. Este concepto se basa en las tres revoluciones industriales anteriores:

• Primera revolución industrial: Mecanización y uso de la energía hidráulica y de vapor (finales del siglo XVIII).
• Segunda revolución industrial: Producción en masa y uso de electricidad y líneas de montaje (finales del siglo XIX y principios del XX).
• Tercera revolución industrial: Automatización y auge de las computadoras y la electrónica (finales del siglo 20)

Esta industria introduce una nueva era caracterizada por la convergencia de sistemas físicos y digitales, creando “fábricas inteligentes” donde máquinas roboticas, procesos y sistemas se comunican y cooperan entre sí, optimizando los procesos de fabricación ( ver video, cortesia de VisiConsult}.

Video, cortesia de VisiConsult

¿Qué son los END 4.0?

END 4.0^2,3 se refiere a la integración de métodos y técnicas de END con los principios de la Industria 4.0, caracterizada por el uso generalizado de automatización, intercambio de datos y tecnologías inteligentes. Esta sinergia tiene como objetivo producir un entorno de manufactura conectado e inteligente, donde los datos en tiempo real y el análisis avanzado impulsan los procesos de toma de decisiones⁴.

Componentes clave de END 4.0^3,4

• IoT y Tecnología de Sensores: Internet de las cosas (IoT) ha revolucionado la forma en que se recopila y analiza la información en la manufactura. En el contexto de END 4.0, los sensores se despliegan a lo largo de la línea de producción para recopilar información en tiempo real sobre la calidad y rendimiento de materiales y componentes. Este monitoreo continuo asegura la detección temprana de defectos, reduciendo el riesgo de que productos de baja calidad lleguen al mercado.

• Big Data y Análisis: La gran cantidad de datos generados por los sensores habilitados para IoT se procesa mediante análisis avanzados. El análisis de Big Data no solo identifica anomalías, sino que también proporciona valiosas perspectivas sobre las causas fundamentales de los defectos. Los fabricantes pueden aprovechar esta información para implementar medidas proactivas, optimizando sus procesos y minimizando la probabilidad de problemas futuros.

• Inteligencia Artificial (IA) y Aprendizaje Automático (ML): Los algoritmos de IA y ML desempeñan un papel considerable en END 4.0 al automatizar los procesos de toma de decisiones. Estas tecnologías pueden aprender a partir de datos históricos, prever posibles defectos y sugerir mejoras. El resultado es un entorno de manufactura más adaptativo que perfecciona continuamente sus procesos para una eficiencia mejorada².

• Gemelos Digitales (Digital Twins): A partir de los datos recopilados, se pueden utilizar simulaciones para recomendar acciones o predecir decisiones. Un gemelo digital se refiere a una representación virtual de un objeto, sistema o proceso físico. Esta representación se crea utilizando datos de la contraparte del mundo real y el gemelo digital está diseñado para imitar la entidad física en un espacio digital. Se puede utilizar una IA como base para este tipo de simulaciones.

• Nube: Los datos se pueden almacenar de forma segura en una nube y luego acceder a ellos desde cualquier ubicación. Consiste en una red de servidores distribuidos.

• 5G: Es una tecnología de transmisión de datos móviles y sucesora de 4G/LTE, permite la conexión de una gran cantidad de dispositivos y proporciona una sólida conectividad de datos en tiempo real.

• Blockchain: Con una cadena de bloques, los datos ya no se pueden cambiar sin detección, lo que mejora la trazabilidad y la confianza.

Beneficios de los END 4.0

• Garantía de Calidad Mejorada: Al monitorear y analizar continuamente los datos, END 4.0 asegura un mayor nivel de garantía de calidad. La detección temprana de defectos reduce la probabilidad de productos defectuosos, lo que lleva a una mayor satisfacción del cliente y reputación de marca. Este enfoque proactivo para el control de calidad también minimiza la necesidad de retrabajos costosos y recalls.

• Aumento de la Productividad: La naturaleza en tiempo real de END 4.0 permite una toma de decisiones y resolución de problemas más rápida. Los fabricantes pueden identificar y abordar problemas de manera pronta, reduciendo el tiempo de inactividad y optimizando los horarios de producción. Esta eficiencia aumentada contribuye a una productividad general y utilización de recursos más altas, es decir, a una optimización de los procesos de producción.

• Reducción de Costos: A través de la prevención de defectos y la optimización de procesos, END 4.0 ayuda a los fabricantes a reducir costos asociados con retrabajos, desperdicios y reclamaciones de garantía. Las capacidades predictivas de la IA y el ML también permiten una asignación más eficiente de recursos, reduciendo gastos innecesarios.

• Cumplimiento Normativo: END 4.0 facilita un mejor cumplimiento de normas regulatorias y estándares de la industria. El monitoreo continuo y la documentación de los procesos de manufactura proporcionan un registro transparente y rastreable, asegurando que los productos cumplan con las especificaciones requeridas.

Retos en la implementación de los END 4.0

• Transición de conjuntos de habilidades: Los aparatos y metodologías de pruebas no destructivas existentes requerían categorías de habilidades completamente diferentes que, después de la implementación de NDE 4.0, se volverán irrelevantes. Habilidades como el conocimiento de materiales, temperatura, comportamiento e instalación de aparatos serán reemplazadas por conocimientos de tecnologías de la información y sistemas de comunicación.

• Adaptación a los sistemas existentes: las ganancias y la viabilidad económica son de suma importancia para todas las industrias, y la implementación a gran escala de Industria 4.0 y NDE 4.0 puede ser un cambio drástico que implica el gasto de recursos humanos, capital y jerarquía. Exigen el crecimiento de un nuevo estilo de liderazgo y administración, liderado por líderes flexibles, involucrados y competentes⁵.

• Concientización de la importancia de la implementación de los END 4.0: Muchas organizaciones aún no han adoptado los conceptos de pruebas no destructivas, ya que el concepto de una mayor inversión inicial para la reducción a largo plazo de recursos y pérdidas de capital a menudo ha sido recibido con inquietud. En de vital internalizar la importancia y necesidad de implementar las tecnologías END 4.0 para el desarrollo eficiente de las organizaciones.

Conclusiones

En la era de la Industria 4.0, la unión de las Pruebas No Destructivas con tecnologías de vanguardia ha dado lugar a los END 4.0, transformando el panorama de la manufactura. Esta integración no solo mejora el papel tradicional de NDT en garantizar la integridad del producto, sino que también contribuye a la optimización de los procesos de manufactura.

A medida que las industrias aprovechan el potencial completo de END 4.0, no solo están protegiendo sus productos, sino que también están allanando el camino hacia un futuro en el que la innovación y la optimización van de la mano.

las nuevas tecnologías como estas tienen un gran impacto en los END hoy en día y continúan avanzando y creciendo a medida que más empresas descubren cómo utilizarlas de la manera más eficiente posible.

Referencias bibliográficas

1. AIMIL. Non-Destructive Testing: A Complete Guide and How It’s Transforming Manufacturing and Quality Assurance; Consultado en fecha 14 de Noviembre de 2023; https://www.aimil.com/blog/non-destructive-testing/
2. MAXIMILIAN TOPP. How does Artificial Intelligence (AI) in NDT work? Consultado en fecha 14 de Noviembre de 2023; https://sentin.ai/en/ai-in-ndt/
3. LAURA FLINKERT. Definition: What are NDT 4.0 & NDE 4.0?; Consultado en fecha 15 de Noviembre de 2023; https://sentin.ai/en/what-is-ndt-nde-4-0/
4. RAHUL ALREJA. NDT and Industry 4.0;  Consultado en fecha 15 de Noviembre de 2023. https://www.qualitymag.com/articles/95370-ndt-and-industry-40?
5. LENNART SCHULENBURG. NDT 4.0 – A Technology Overview; Consultado en fecha 16 de Noviembre de 2023. https://www.ndt.net/article/ndtp2021/papers/NDT_4.0_—_A_Technology_Overview.pdf